维氏硬度计原理与常见故障及调修

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维氏硬度计

简介

维氏硬度计的试验力比较多,只要工件外表的粗糙度符合标准,维氏硬度计都可

以检测。 维氏硬度计通过步进机电,对工件外表发展打压,之后再由读数显微镜

测量压痕的对角线的长度。之后利用对角线及试验力的一个换算关系来测得维氏

硬度。 此外可以安装维氏硬度计测量软件,通过电脑显示屏来显示图象,操作测

量硬度值更方便和快捷。

用途

维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面小负荷维氏硬度试验,主要用于

测试小型精细零件的硬度,外表硬化层硬度和有效硬化层深度,镀层的外表硬度,

薄片材料和细线材的硬度,刀刃附近的硬度,牙科材料的硬度等。 由于试验力很

小,压痕也很小,试样外观和使用性能都可以不受影响。 显微维氏硬度试验主要

用于金属学和金相学研究,用于测定金属组织中各组成相的硬度,用于研究难熔

化合物脆性等。 显微维氏硬度试验还用于极小或者极薄零件的测试,零件厚度可薄 至 3μm。

广泛应用于测定弱小、 薄形试件、 外表渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、 陶

瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度,是科研机构、工厂及质监

部门发展材料研究和检测的理想硬度测试仪器。合用范围:热处理、碳化、淬火

硬化层,外表覆层,钢,有色金属和弱小及薄形零件等。配备努氏压头后能测定

玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬材料的努氏硬度。

试验原理

维氏硬度计以 49.03 ~980.7N 的负荷,将相对面夹角为 136°的方锥形金刚石压

入器压材料外表,保持规定时间后,用测量压痕对角线长度,再按公式来计算硬

度的大小。 它合用于较大工件和较深外表层的硬度测定。 维氏硬度尚有小负荷维

氏硬度,试验负荷﹤ 1.949.03N ,它合用于较薄工件、工具外表或者镀层的硬度测 定;显微维氏硬度,试验负荷﹤ 1.961N ,合用于金属箔、极薄外表层的硬度测 定。

试验力除以压痕外表积的商就是维氏硬度值。 维氏硬度值计算公式: HV = 常数

×试验力/压痕外表积 ≈0.1891 F/d2 …………式中: HV ――― 维氏硬度符号;

F ――― 试验力〔单位 N〕; d ――― 压痕两对角线 d1、d2 的算术平均值〔单位

mm〕。实用中是根据对角线长度 d 通过查表可得到维氏硬度值。 国家标准规定

维氏硬度压痕对角线长度范围为 0.020~1.400mm。见上面维氏硬度计试验原

理图示。

功能配置

试验优缺点

1、优点:

维氏硬度计用于较薄的维氏硬度值测量。 采用正四棱锥体金刚石压头,在试验力

作用下压入试样外表,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样外表压痕对角线

长度。维氏硬度计试验的压痕是正方形,轮廓清晰,对角线测量准确,因此维氏

硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的,同时它的重复性也很好,这一点比

布氏硬度计优越。

维氏硬度计试验测量范围宽广,从很软的材料 〔几个维氏硬度单位〕 到很硬的材

料〔3000 个维氏硬度单位〕都可测量。

维氏硬度计试验最大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关,只要是硬度均匀

的材料,可以任意选择试验力,其硬度值不变。 这就相当于在一个很宽广的硬度

范围内具有一个统一的标尺。这一点又比洛氏硬度试验来得优越。

在中、 低硬度值范围内,在同一均匀材料上,维氏硬度试验和布氏硬度试验结果

会得到近似的硬度值。维氏硬度计试验的试验力可以小到 10gF ,压痕非常小,

特殊适合测试薄小材料。

2、缺点

维氏硬度计试验效率低,要求较高的试验技术,对于试样外表的光洁度要求较高,

通常需要制作专门的试样,操作麻烦费时,通常只在实验室中使用。

技术特征

维氏硬度计是采用精细机械技术、 光电技术、 图形图象处理技术和材料硬度分析

软件的新型维氏和努普硬度测试仪器。 电脑全功能维氏硬度计外观新颖,采用微

机控制,通过软件键输入,能调节测量光源强弱,预置试验力保持时间、维氏和

努氏试验方法切换、文件号与储存等。在软键面板上的 LCD 大显示屏能显示试

验方式、试验力、压痕测量长度、硬度值、试验力保持时间、测量次数并能键入

年、月、日,试验结果可通过微型打印机输出,也可通过 RS232 接口与计算机

连网。 通过面板输入测量压痕对角线长度、 屏幕直接读出硬度值,简便了查表的

繁琐。电脑全功能维氏硬度计采用独特的压痕测量转换和测微目镜一次测量读数

机构。 使用方便,测量精度高。 电脑全功能维氏硬度计配置的自动转塔构造让测

量过程更加自动化,测量速度和效率更加快捷方便 .电脑全功能维氏硬度计能对

所测压痕和材料金相组织发展拍摄 ,数据分析以及读取,使测量过程更加方便快

捷。

分类

1、从力值上分:

一 、 显 微 硬 度 计 : 指 施 加 力 值 小 于 2 公 斤 的 维 氏 硬 度 计 , 〔 比 方 :

MC010-HV-1000〕;

二、维氏硬度计:指施加力值大于 2 公斤而小于 120 公斤的维氏硬度计,〔比

方: MC010-HVS-50〕;

2、从力值施加方式上分:

一、砝码加载的维氏硬度计:比方 MC010-HVST-30Z;

全功能维氏硬度计

全功能维氏硬度计

二、电子加载的维氏硬度计:比方 MC010-HVSD-50Z;

3、从测试显示方式上分:

一、普通维氏硬度计:比方 MC010-HV-5;

二、数显维氏硬度计:比方 MC010-HVS-20;

三、自动转塔维氏硬度计:比方 MC010-HV-30Z;

四、数显自动转塔维氏硬度计:比方 MC010-HVS-5Z;

五、全功能维氏硬度计:比方 MC010-HVST-50Z;

六、维氏硬度测量分析系统:比方 HMAS 测量控制系统

4、从力值档位上分:

一、五档力维氏硬度计,比方: MC010-HV-10Z

二、八档力维氏硬度计,比方: JSJTC-2022-50

表示方法

维氏硬度计表示为 HV ,维氏硬度符号 HV 前面的数值为硬度值,后面为试验力

值。常见的有 HV5,HV10,HV20,HV30,HV50 和 HV100 标准的试验保持时

间为 10~15S。但对于有色金属则不能小于 30 秒,如果选用的时间超出这一范

围,在力值后面还要注上保持时间。例如:

300HV30—表示采用 294.2N〔30kg〕的试验力,保持时间10~15S 时得到的

硬度值为 300。

450HV30/25—表示采用 294.2N〔30kg〕的试验力,保持时间 25S 时得到的

硬度值为 450。

工作环境

1.在室温 10~35℃的范围内;

2.在稳固的根抵上水安全装;

3.在无震动的环境中;

4.周围无腐蚀性介质;

5.室内相对湿度不大于 65%.

常见故障与调修

硬度计的种类较多,在工矿企事业和科研单位中应用最普遍的以金属洛氏、布氏、

维氏硬度计为主,其中金属洛氏和金属布氏硬度计相对于金属维氏硬度计构造简

单。 常见故障的调修并非很艰难。 下面就金属维氏硬度计常见故障调修介绍如

下。

根据多年来的工作实践,在检定和修理工作开场前应先从调整工作台的水平入

手,然后观察主轴、杠杆、升降丝杆、缓冲机构及测量装置是否正常、灵便。保

证对设备性能有一根本了解。然后再针对浮现的情况逐一解决。

(1)加荷指示灯、测量显微镜灯不亮

首先检查电源是否接好,然后检查开关、灯泡等。如排除这些因素后还不亮,就

要看看负荷是否全部加之或者簧片开关是否正常。 排除之后仍不正常,就必须从线 路(电路)入手逐步排查。

(2)测量显微镜内浑浊,看不到或者看不清压痕

这应从调整显微镜焦距和灯光入手,调整之后仍不清晰,则应分别转动物镜和目

镜,并分别挪移镜内带虚线、实线、刻线的三块平镜,子细观察问题出在哪一块

镜面上,然后卸下,用长纤脱脂棉沾无水酒精擦洗干净,按相反顺序装好后观测,

如仍未解决,则送修或者更换测微显微镜。

(3)压痕不在视场内或者稍转开工作台,压痕位置变化很大

浮现这种情况的原因是由于压头、 测量显微镜、 工作台三者轴心不同造成的。 由

于压头固定在工作轴底端,因此按以下顺序分别调整。

①调整主轴下端的活动间隙,以导向座下端面不直接接触主轴锥面为准;

②调整转轴侧面螺钉使工作轴和主轴同(轴)心,调好后,在试块上压出一压痕,

观察其在显微镜中位置,并记录;

③轻轻转开工作台 (保证试块在工作台上不挪移 )在显微镜下找出试块上不转动

的一个点,此点即为工作台轴心;

④稍松开升降丝杆压板上的螺钉和底部螺丝,轻移整个升降丝杆,使工作台轴心